FI69826B

FI69826B - Cementprodukt

Info

Publication number: FI69826B
Application number: FI814114A
Authority: FI
Inventors: James Derek Burchall; Anthony James Howard; Kevin Kendall; James Hugh Raistrick
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1985-12-31
Also published as: HU185995B; DK161247C; PL136266B1; FI814114L; DD201883A5; IL64511A0; DK161247B; KR830007458A; AU546134B2; CA1166274A; EP0055035B1; NO161062C; IE54002B1; AU7865981A; AU4374985A; GR75127B; FI69826C; US4410366A; PT74174A; IN158479B

Description

fc.QQ.Dfy

Sementtituote Ό 7 Ό L· Ό

Keksinnön kohteena on sementtituote, joka on valmistetta kovettamalla sellaista sementtiyhdistelmää, joka 5 sisältää a) ainakin yhtä hydraulista sementtiä, b) vettä määrässä, joka ei ole suurempi kuin 25 paino-% yhdistelmästä, ja c) vähintään yhtä vesiliukoista tai veteen disper-10 goituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä määrässä 1-15 paino-% yhdistelmässä olevasta hydraulisesta sementistä laskettuna.

Sementtituotteilla, jotka on tehty kovettamalla sementtiyhd.istelmä, joka sisältää hydraulista sementtiä ja 15 vettä, on yleensä pieni lujuus, ja erityisesti niillä on yleensä pieni taivutuslujuus mitattuna esim. kolm.ipiste-taivutus-ta.ivutuslujuustest.illä. Monia käyttötarkoituksia varten, ja erityisesti kun tällaisten tuotteiden on kestettävä suuria taivutuskuormia, on toivottavaa, että tuottei-20 den taivutuslujuutta lisätään. Eräs tunnettu menetelmä se-menttituotteiden taivutuslujuuden parantamiseksi, on lisätä kuituainesta sementtiyhdistelmään, josta tuote valmistetaan. On esim. tunnettua lisätä sementtituotteiden taivutuslujuutta arvosta, joka on n. 5 MPa, arvoon n. 40 MPa, 25 lisäämällä kuituainesta sementtiyhdistelmään, kuten D. J. Hannant, Fibre Cements and Concretes, Vi ley, Lontoo (1 978) on selittänyt. Kuituaineksia, joita käytetään lisäämään sementtituotteiden taivutuslujuutta, ovat asbesti, lasi, teräs, keraamiset ainekset, polymeeri- ja kasviku.ituainek-30 set.

Kuituaineen käyttöön liittyy kuitenkin tiettyjä haittoja. Voidaan päästä vain suhteellisen pieniin taivutuslujuuksiin sementtituotteissa, jolloin taivutuslujuudet harvoin ylittävät 40 MPa. Kuitua.ineksen läsnäolo sementti-25 yhdistelmässä saattaa vaikuttaa vahingollisesti yhdistelmän juoksevuuteen tehden yhdistelmän muovaamisen haluttuun muotoon vaikeammaksi; kuituaines saattaa johtaa anisotroop- 69826 piseen parannukseen sementtituotteen taivutuslujuudessa ja kuituaines voi olla myrkyllistä ja siihen voi liittyä käsi ttelyvaikeuks ia , kuten asbestin ollessa kyseessä.

Sementtiuotteita, joilla on suuri lujuus ja erityi-5 sesti suuri taivutuslujuus, on kuvattu EP-hakemuksessa n:o 80301909 0, joka on Imperial Chemical Industries Limited'n nimissä ja joka nyt on julkaistu numerolla 0 021 682. Tässä patenttihakemuksessa on kuvattu sementtituote, joka on valmistettu kovettamalla hydraulisen sementin ja veden seos-10 ta sisältävä yhdistelmä, jossa ei ole enempää kuin 2 tila-vuus-% kokonaistuotteesta seosta, joka sisältää huokosia, joiden maksimiulottuvuus ylittää 100 /um, edullisesti 50 um, ja edullisimmin 15 um. Sementtituotteilla, jotka täyttävät edellä mainitut huokoisuuskriteerit, on suuri lujuus, 15 erityisesti suuri taivutuslujuus ja yleensä näiden tuotteiden taivutuslujuudet ovat yli 50 MPa. Yleensä, mitä pienempi huokosia, joiden suurin ulottuvuus ylittää 100 fim, edullisesti 50 um ja edullisimmin 15 jum, sisältävän sementti-tuotteen kokonaistilavuuden osuus on, sitä suurempi on se-20 menttituotteen lujuus ja tästä syystä on edullista, että ei enemmän kuin 0,5 % sementtituotteen kokonaistilavuudesta sisällä huokosia, joiden suurin ulottuvuus ylittää 15 pm.

Nyt on keksitty, että suuren lujuuden omaava se-menttituote, erityisesti sementtituote, jolla on suuri tai-25 vutuslujuus, yleensä yli 40 MPa, voidaan valmistaa kovettamalla sementtiyhdistelmä ilman että on tarpeen käyttää kuituainesta yhdistelmässä, ja lisäksi, että tuote voi sisältää osan, jossa huokoskoko ylittää 100 μη ja joka ylittää 2 tilavuus-%:n rajan, joka on määrätty edellä mainitus-30 sa EP-hakemuksessa n:o 0 021 682.

Kuitenkin, kun sementtituote, joka on valmistettu kovettamalla sementtiyhdistelmä, täyttää edellä mainitut huokoisuuskriteerit, voi tuotteen taivutuslujuus olla jopa huomattavasti suurempi kuin edellä mainitussa julkaisussa 35 kuvattujen tuotteiden taivutuslujuudet.

3 69826

Keksinnön mukaiselle sementtituotteelle on tunnusomaista, että polymeeri tai kopolymeeri on osittain hydrolysoitu vinyyliasetaattipolymeeri tai -kopolymeeri ja että hydraulinen sementti ja polymeeri tai kopolymeeri valitaan 5 siten, että testiyhdistelmässä, joka koostuu 100 paino- osasta hydraulista sementtiä, 5 paino-osasta polymeeriä tai kopolymeeriä ja 16 paino-osasta vettä, kun se pursotetaan kapillaarireometrissä, tapahtuu vähintään 25 %:n lisäys leikkausjännityksessä, kun aikaansaadaan 1 0-kerta.inen li- 10 säys testiyhdistelmän leikkausnopeuteen, kun leikkausnopeu- -1 det mittauksen mukaan ovat väliltä 0,1 - 5 s , ja että se-menttituotteen valmistuksessa käytetään voimakasta sekoitusta.

Kapillaarireometri, jossa testiyhdistelmä purso-15 tetaan, käsittää männän sylinterimäisessä kotelossa ja kapi llaariaukon , jonka läpi testiyhdistelmä pursotetaan.

-2

Leikkausjännitys yksikkönä kN cm määräytyy kaa- F d -1 vasta --7=r----~ ja leikkausnopeus yksikkönä s kaavasta » L D2 2 —-—— , joissa D on reometrin sylinterin läpimitta (cm), 15 d3 v on männän kulkunopeus reometrin sylinterissä yksikkönä -1 (cm min ), d on reometrin kapillaarin läpimitta (cm), L on reometrin kapillaarin pituus (cm) ja F on reometrin mäntään 25 kohdistettu voima (kN). Yleensä D on väliltä 1 - 3 cm, d on väliltä 0,2 - 0,5 cm ja L on väliltä 5d - 20d.

Käyttämällä kapillaarireometritestiä voidaan keksinnön mukaisessa sementtiyhdistelmässä käytettävien komponenttien laatu valita. Erityisesti kapillaarireometri-30 testin käyttö tekee mahdolliseksi hydralisten sementtien ja vesiliukoisten tai veteen dispergoituvien orgaanisten polymeerien tai kopolymeerien helpon valinnan, jotka yhdistelmänä ovat sopivia käytettäviksi keksinnön mukaisessa sementtiyhdistelmässä.

35 Sementtituotteella, joka on valmistettu kovetta malla sementtiyhdistelmä, joka sisältää hydraulista sementtiä, vettä korkeintaan 25 paino-% ja 1 - 15 paino-% vesi- 69826 liukoista tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä hydraulisen sementin painosta laskettuna, on suurempi taivutuslujuus, kun hydraulinen sementti yhdistelmässä polymeerin tai kopolymeerin kanssa valitaan niin, 5 että yhdistelmä täyttää kapillaarireometritestin edellä mainitut kriteerit, kuin silloin jos hydraulinen sementti ja valittu polymeeri tai kopolymeeri ovat sellaiset, että testiyhdistelmä ei täytä edellä mainittuja kriteerejä.

Keksinnön mukaisen sementtiyhdistelmän sisältämän 10 orgaanisen polymeerin tai kopolymeerin, joita tämän jälkeen nimitetään yleisesti polymeeriksi, tulisi olla vesiliukoinen tai veteen dispergo.ituva. Samalla kun on vaikeata arvioida, onko polymeeri todella vesiliukoinen vai ei, vai onko se pelkästään osittain veden liuottama ja pystyy hy-15 vin dispergoitumaan veteen, tulisi keksinnön mukaisessa sementti yhdistelmässä läsnäolevan polymeerin olla riittävän liukoinen tai olla riittävän hyvin d.ispergoi tunut veteen yhdistelmässä ollakseen riittävän tehokas juoksevuutta parantavana aineena sementtiyhdistelmän käsittelyssä. Siten 20 polymeerin tulisi olla riittävän vesiliukoinen tai veteen dispergoituva ja sitä tulisi olla läsnä keksinnön mukaisessa sementtiyhdistelmässä sellaisessa suhteessa, että yhdistelmä voidaan muodostaa muovautuvaksi taikinaksi, kun sitä sekoitetaan tavallisessa sekoituslaitteessa, esim. kun si-25 tä sekoitetaan Brabender Plastograph-la.itteessa pursotet-taessa, tai kun sitä sekoitetaan kaksitelavalssaimella. Esimerkiksi jos polymeeri on riittävän vesiliukoinen tai veteen dispergoituva, on yhdistelmä riittävän koossapysyvä muovattavaksi jatkuvaksi, koossapysyväksi taipuisaksi le-30 vyksi kaksitelavalssaimella. Levy on edullisesti riittävän koossapysyvä silloin kun se voidaan poistaa valsseilla vähintään 30 cm:n pituuksissa. Jos polymeeri ei ole riittävän vesiliukoinen tai veteen dispergoituva, jatkuvaa, koossapy-syvää, taipuisaa levyä ei muodostu. Seos voi olla hyvin hau-35 ras. On edullista käyttää vesiliukoista polymeeriä, koska tällaiset polymeerit yleensä ovat erityisen tehokkaita juoksevuutta parantavina aineina.

5 69826 Käytettäessä kapillaarireometritestiä moniin yhdistelmiin, jotka sisältävät hydraulista sementtiä, vettä ja vesiliukoista tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä, esim. polyakryyliamidia, poly-5 vinyylipyrrolidonia, polyetyleenioksidia tai hydroksiprop-yylimetyyliselluloosaa, edellä eritellyissä suhteissa, havaitaan, että yhdistelmän leikkausjännitys lisääntyy vain vähän tai ei ollenkaan verrattuna leikkausnopeuden olennaiseen lisäykseen, tai leikkausjännityksessä voi tapahtua jo-10 pa laskua. Itse asiassa leikkausjännitys on usein riippumaton leikkausnopeudesta. Yhdistelmät, jotka sisältävät tällaisia hydraulisen sementin ja vesiliukoisen tai veteen dispergoituvan orgaanisen polymeerin tai kopolymeerin yhdistelmiä, eivät kuulu tämän keksinnön piiriin. Tämän kek-15 sinnön mukaisen sementtiyhdistelmän komponentit valitaan siten, että kapillaarireometritestissä yhdistelmässä tapahtuu vähintään 25 %:n ja edullisesti vähintään 50 %:n lisäys leikkausjännityksessä, kun yhdistelmän leikkausnopeudessa aikaansaadaan 10-kertainen lisäys. Yleensä, mitä suu-20 remp.i on leikkausjännityksessä havaittu muutos, kun leikkausnopeus lisääntyy 10-kertaiseksi, sitä suurempi on keksinnön mukaisesta sementtiyhdistelmästä valmistetun sementti tuotteen taivutuslujuus.

Kapillaarireometritestissä käytettävän testiyhdis-25 telmän tulisi tietenkin olla perusteellisesti sekoitettu ja riittävän juokseva, niin että sitä voidaan pursottaa kapillaarireometrissa, ja tästä syystä on edullista suorittaa testi pian testiyhdistelmän valmistamisen jälkeen ja ennen kuin yhdistelmän olennaista kovettumista on tapahtu-30 nut. Siten testit yleensä suoritetaan ajankohtana noin 30 minuuttia, edullisesti noin 5-15 minuuttia sen jälkeen kun hydraulinen sementti on saatettu kosketukseen veden kanssa testiyhdistelmän muovauksessa, ja on toivottavaa aikaansaada 10-kertainen muutos leikkausnopeudessa mahdol-35 l.isimman lyhyessä ajassa sen jälkeen kun leikkausjännitys ensimmäisellä leikkausnopeudella on mitattu. Koska korote- 69826 tut lämpötilat kiihdyttävät testiyhdistelmän kovettumista, on myös edullista suorittaa testi ympäristön lämpötilassa tai lähellä sitä, esim. noin 20°C:ssa. Kapillaari-reometrin mitat ja erityisesti kapillaarin mitat tulisi 5 valita niin, että testiyhdistelmää voidaan pursottaa halu- -1 tulta alueelta nopeudella 0,1 . 5 s . Tällainen valinta voidaan tehdä yksinkertaisen testin avulla.

Kuten edellä on mainittu, keksinnön mukaisessa sementtiyhdistelmässä polymeerinä käytetään hydrolysoi-10 tua vinyyliasetaattipolymeeriä tai -kopolymeeriä. Polymeeri on edullisesti hydrolysoitu poly(vinyyliasetaatti).

VInyyliasetaatti-(ko)polymeerin hydrolyysiaste vaikuttaa siihen, täyttääkö {ko)polymeeri yhdessä hydraulisen sementin kanssa testiyhdistelmässä kapillaarireo-15 metritestin mainitut kriteeriot vai ei. Jotta kapillaari-reometritestissä saataisiin aikaan vähintään 25 %:n lisäys leikkausjännityksessä 10-kertaisella lisäyksellä leikkaus-nopeudessa, on edullista, että vinyyliasetaatti-(ko)polymeerin hydrolyysi-aste olisi vähintään 50 %, edullisemmin 20 70 - 90 %, ts. on edullista, että vähintään 50 %, edulli sesti 70 - 90 %, vinyyliasetaatti-yksikö.istä polymeerissä tai kopolymeerissä ovat hydrolysoituneet alkoholimuotoon. On havaittu, että testiyhdistelmä, joka sisältää pääasiallisesti täydellisesti, esim. enemmän kuin 97 %, hydroly-25 soitua vinyyliasetaatti-(ko)polymeeriä, ei tyydytä kapil-laarireometritestin kriteerioita. Itse asiassa on hyvin vaikeata valmistaa testiyhdistelmä, joka voidaan pursottaa kapillaarireometrissa.

Hydrolysoidun vinyyliasetaatti-(ko)polymeerin 30 jollekin annetulle osuudella keksinnön mukaisessa sement-tiyhdistelmässä siitä valmistetun sementtituotteen ominaisuudet ovat suhteellisen tunnottomia vaihteluille hydrolysoidun vinyyliasetaatti-(ko)polymeerin molekyylipainos-sa. Yleensä hydrolysoidun vinyyliasetaatti-(ko)polymee-35 rin molekyylipaino on kuitenkin vähintään 3 000, esim. välillä 5 000 - 125 000.

7 69826

Jotta (ko)polymeerin läsnäololla olisi merkittävän edullinen vaikutus sementtituotteen taivutuslujuuteen, sisältää keksinnön mukainen sementtiyhdistelmä vähintään 1 % (ko)polymeeriä yhdistelmässä olevan hydraulisen sementin 5 painosta laskettuna, ja edullisesti vähintään 3 paino-%.

Sementtiyhdistelmä voi sisältää kahta tai useampaa erilaista (ko)polymeeriä.

Käsitteellä "hydraulinen sementti" tarkoitetaan ainesta, joka asettuu ja kovettuu vettä lisättäessä ja joka 10 siten asettuu ja kovettuu veden läsnäollessa. Hydraulinen sementti voi olla alumiinipitoinen sementti, jolla tarkoitetaan sementtiä, joka sisältää suuren osan samanarvoista aluminiumoksid.ia, yleensä yli 30 paino-% hydraulisesta sementistä. Sementti voi sisältää ainoastaan aluminiumoksi-15 dia tai se voi sisältää aluminaattia tai molempia. Sopivia aluminiumoksidisementtejä ovat ne, jotka perustuvat kalsium-aluminaatteihin, esimerkiksi Ciment Fondu, Secar 50, Secar 71 ja Secar 80. Käytetään myös kahden tai useamman erilaisen alumiinipitoisen hydraulisen sementin seoksia.

20 Alumiinipitoisen sementin käyttö yhdessä tässä edel lä kuvatun tyyppisen hydrolysoidun poly (v.inyyliasetaatin) kanssa keksinnön mukaisessa sementtiyhdistelmässä on edullista, koska tällaisen polymeerin ja sementin yhdistelmän sisältävässä testiyhdistelmässä tapahtuu olennainen lisäys 25 leikkausjännityksessä kun aikaansaadaan 1O-kertainen lisäys leikkausnopeuteen. Sementtituotteilla, jotka on valmistettu tällaisista keksinnön mukaisista sementtiyhdistelmistä, on hyvin suuret taivutuslujuudet, jopa 150 MPa tai suurempikin .

30 Keksinnön mukainen toinen sopiva sementtiyhdistelmä, joka testiyhdistelmän muodossa täyttää kapillaarireometri-testin kriteeriot, käsittää Portland-tyyppisen kalsiumsili-kaatti.sementin ja edellä kuvatun tyyppisen hydrolysoidun poly(vinyyliasetaatin).

35 Hydraulisella sementillä voi olla tavanomainen osas- kokojakauma. Osaskoko voi olla esimerkiksi alle 1 jom:stä jopa 150 |om:i.in.

8 69826

Veden osuus keksinnön mukaisessa sementtiyhdis-telmässä vaikuttaa siitä valmistetun sementtituotteen ominaisuuksiin ja suuren taivutuslujuuden omaavien tuotteiden saamiseksi on toivottavaa käyttää yhdistelmässä minimi-5 määrää vettä, joka tekee mahdolliseksi taipuisan ta.ikina-maisen muovautuvan sementtiyhdistelmän saamisen. Veden osuuden sementtiyhdistelmässä ei tulisi olla suurempi kuin 25 paino-% yhdistelmästä, ja edullisesti se ei ole suurempi kuin 18 %, edullisimmin alle 12 paino-%, vaikkakaan ve-10 simäärä ei saisi olla niin alhainen, että taipuisaa taiki-namaista muovautuvaa sementtiyhdistelmää ei voida muodostaa .

Keksinnön mukainen sementt.iyhdistelmä voidaan valmistaa pelkästään sekoittamalla sopivat aineosat, hyd-15 raulinen sementti, vesi ja polymeeri keskenään. Vaihtoehtoisesti hydraulinen sementti voidaan sekoittaa polymeerin vesipitoisen liuoksen tai dispersion kanssa. Yhdistelmää tulisi perusteellisesti sekoittaa homogeenisen koostumuksen muodostamiseksi ja edullisesti se tulisi altistaa suu-20 relle leikkausvaikutukselle. Perusteellinen sekoittaminen voidaan haluttaessa suorittaa alipaineessa.

Suuri leikkausvaikutus saavutetaan sekoittamalla yhdistelmä voimakkaasti leikkaavassa siipisekoittimes-sa ja/tai kaksitela valssaimella, jolloin yhdistelmä viedään 25 toistuvasti valssaimen telojen välisen raon läpi. Voimakkaasti leikkaavaa siipisekoitinta voidaan käyttää yhdistelmän alkusekoittamiseen ja yhdistelmä voidaan sen jälkeen sekoittaa ja leikata kaksitelavalssairaella.

Keksinnön mukaista sementtiyhdistelmää voidaan 30 muovata esimerkiksi suulakepur.istamalla tai puristamalla muottiin. Yhdistelmä voidaan pursottaa sopivan muotoisen aukon läpi sauvan tai putken muotoiseksi, tai se voidaan suulakepuristaa levyn muotoon. Sementtituotteen edulliset ominaisuudet eivät kuitenkaan ole riippuvaisia suuren pai-35 neen käyttämisestä yhdistelmän muovauksessa, ja paine väliltä 1 - 5 MPa on yleensä riittävä.

69826

Keksinnön mukaisen sementtiyhdistelmän kovettumiseen päästään tunnetulla tavalla, kuten pitämällä yhdistelmää kosteassa atmosfäärissä, kuten 100 %:n tai sitä lähenevässä suhteellisessa kosteudessa 0,5 - 3 vuorokauden 5 ajan, tai pelkästään antamalla yhdistelmän olla ympäristön lämpötilassa ja suhteellisessa kosteudessa. Kovettumiseen tarvittava aika riippuu ainakin osaksi käytetystä lämpötilasta; mitä korkeampi lämpötila, sitä lyhyempi kovetusaika tarvitaan. Vaikka kovettuminen voidaan aikaansaada ympä-10 ristön lämpötilassa, voidaan aikaa tarvittaessa lyhentää käyttämällä kovettamislämpötilana esimerkiksi 40 - 120°C.

Sementtiyhd.istelmä voidaan kovettaa korotetussa lämpötilassa ja sopivassa käyttöpaineessa, esim. 5 MPa:han saakka. On edullista kovettaa yhdistelmä tällaisessa koh-15 tuullisessa käyttöpaineessa ainakin kovetusreaktion alkuvaiheessa.

Keksintö käsittää myös sementtituotteen, joka on valmistettu kovettamalla keksinnön mukainen sementtiyh-distelmä, joka koostuu ainakin yhdestä hydraulisesta se-20 mentistä, vedestä ja ainakin yhdestä vesiliukoisesta tai veteen dispergoituvasta orgaanisesta polymeeristä tai ko-polymeeristä, kuten edellä on selostettu.

Sementtituote sisältää 1 - 15 % orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä tuotteessa olevan hydraulisen 25 sementin painosta laskettuna, ja edullisesti vähintään 3% orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä.

Vaikkakaan haluttaessa suuri taivutuslujuus ei ole tarpeen, että sementtituote täyttää edellä mainitut huokoisuuskriteeriot, on edullista, kun halutaan erikoisen 30 suuri taivutuslujuus, että tuote täyttää nämä kriteeriot. Sementtituotteen täyttäessä edellä mainitut huokoisuuskriteeriot on pystytty valmistamaan sementtituotteita, joiden taivutuslujuudet ovat niinkin suuret kuin 150 MPa tai suuremmat. Siten on edullista, että alle 2 % ja edullisemmin 35 enintään 0,5 % sementtituotteen kokonaistilavuudesta sisältää huokosia, joiden maksimiulottuvuus ylittää 100 jum, 10 69826 edullisesti 50 jum ja edullisimmin 15 um, mitattuna kvantitatiivisella mikroskoopp.imenetelmällä, joka on selitetty mainitussa EP-hakemuksessa n:o 0 021 682.

Tällaisen edullisen sementtituotteen valmistus-5 ta auttaa suuren leikkauksen käyttö yhdistelmän sekoittamisen aikana ja yhdistelmän kovettaminen kohtuullisessa käyttöpaineessa.

Kvantitatiivinen mikroskopia on alalla hyvin tunnettu menetelmä. Sementtituotteen näytteen pinta 10 kiilloitetaan antamaan näytteen tasopinta, näyte pestään kiilloitusjätteen poistamiseksi pinnalta ja pinta valaistaan sen varmistamiseksi, että pinnalla olevat rei'ät erottuvat pinnan sileistä osista ja pintaa tutkitaan optisella mikroskoopilla, jonka suurennus on ta-15 vallisesti 100-kertainen, ja rei1ät , joiden koko ylittää 1 00, 50 tai 15 μπι, määritetään, kuten De Hoff ja Rhines ovat selostaneet teoksessa "Quantitative Micro-copy", McGraw Hill (1968). Riittävä pinta-ala näytteen pinnasta tulisi tutkia tilastollisen virheen pienentä-20 miseksi ja yleensä lasketaan 1 000 reikää. Näyte saatetaan sitten Iisakitlloitukseen toisen pinnan paljastamiseksi ja optinen tutkimus toistetaan. Yleensä tutkitaan 10 tällaista pintaa.

Vaikka suuren taivutuslujuuden saavuttaminen 25 sementtituotteessa ei riipu kuituaineen käytöstä semen-tiyhdistelmässä, josta tuote valmistetaan, voidaan tällaisia aineita käyttää. Sopivia kuituaineita ovat asbesti, lasi, teräs, keraamiset aineet, polymeeri- ja kas-vikuituainekset. Käytetyn kuituaineen määrä voi olla 30 sellainen, että saadaan sementtituote, joka sisältää esimerkiksi 0,1 - 30 % kuituainesta kuitua sisältävän sementtituotteen painosta. Yhdistelmä ja tuote voivat sisältää myös hienojakoista osasmaista orgaanista polymeeristä ainesta, esim. kumia.

69826

Lisäparannusten kannalta taivutuslujuudessa on myös edullista, että huokosten kokonaistilavuus sementti-tuotteessa, mitattuna mesityleeni-sorptiolla ja ilmaistuna tuotteen näennäistilavuuden osuutena, huokoset mukaan-5 lukien, ei ylitä 20 %. Huokoisuudet, jotka eivät ylitä 15% ja jopa huokoisuudet alle 10 %, ovat edullisimpia. On havaittu, että huokosten kokonaistilavuus keksinnön mukaisessa sementtituotteessa, joka on valmistettu yhdistelmästä, joka sisältää orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä, on 10 odottamattoman pieni ja voi olla alle 3 % tuotteen näen- näistilavuudesta, huokoset mukaanlukien, tai jopa alle 1 %.

Eräässä toisessa tämän keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa saadaan sementtituote, joka on valmistettu kovettamalla sementtiyhdistelmä, joka sisältää ainakin yhtä 15 hydraulista sementtiä, vettä ja ainakin yhtä vesiliukoista tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä, jolloin huokosten osuus sementtituotteessa ei ole suurempi kuin 3 % ja edullisesti alle 1 % tuotteen näennäistilavuudesta, huokoset mukaanlukien.

20 Sementtituotteen lujuus ja erityisesti taivutus- lujuus lisääntyy yleensä tuotteessa olevien (kooltaan väliltä 2-15 jum) huokosten osuuden pienentyessä ja on edullista, että tuote sisältää vähemmän kuin 5 %, edullisesti vähemmän kuin 2 % tuotteen näennäistilavuudesta huokosia, 25 joiden koko on väliltä 2-15 jum.

Keksinnön mukainen sementtiyhdistelmä voi sisältää muita komponentteja kuin edellä kuvatut. Esimerkiksi vesiliukoisen tai veteen dispergoituvan orgaanisen polymeerin tai kopolymeerin lisäksi (jotka mahdollistavat testiyhdistel-30 män läpäisemään kapillaaritestin) yhdistelmä voi sisältää muita aineita, jotka auttavat yhdistelmän käsittelyä. Tällaisia aineita ovat: a) polymeeri, jolla on sementtiosasia voiteleva vaikutus, ja/tai 35 b) lisäaine, jolla on dispergoiva vaikutus osasiin, esimerkiksi p.inta-aktiivinen aine tai tällaisten lisäaineiden seos.

12 69826

Yhdistelmän täytyy kuitenkin sisältää vähintään yhtä vesiliukoista tai veteen d.ispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä, kuten edellä on selostettu. Esimerkkejä tällaisista muista lisäaineista/polymeereistä 5 ovat: a) selluloosaeetterit, esimerkiksi hydroksipropyy-1imetyyliselluloosa, b) amidi-subst.ituoidut polymeerit, esimerkiksi ak-ryyliamidin polymeeri tai kopolymeeri, 10 c) polyalky leenioksid.i-johdannaiset, jotka voivat olla esimerkiksi polyalky leenioksid.i (vaihtoehtoisesti mainittu polyalkyleeniglykoliksi), esim. polyalkyleeniglyko-lit, joiden molekyylipaino on suurempi kuin n. 10 000, tai polyalkoksi-johdannaiset tai alkoholit, fenolit jne., 15 d) sulfonoidut alalla tunnetut aineet pehmentävien ominaisuuksien antamiseksi, esimerkiksi lignosulfonaatit ja sulfonoidut naftaleeni-suolat.

Korkealla kiehuva polyoli, esim. glyseroli, alky-leeniglykoli tai polyalkyleeniglykoli voidaan sisällyttää 20 keksinnön mukaiseen sementtiyhdistelmään. On havaittu, että tällainen polyoli auttaa ylläpitämään suurta taivutuslujuutta sementtituotteessa varsinkin, kun tuote valmistetaan kovettamalla korotetussa lämpötilassa.

Keksinnön mukainen sernenttiyhdistelmä ja siitä val-25 mistettu sementtituote voi sisältää osasmaista aggregaattia, esim. hiekkaa, piikarbidia tai aluminiumoksidia. Aggregaatilla on edullisesti pieni osaskoko, esim. alle 200 pm. Kun yhdistelmä ja tuote sisältävät tällaista osasmaista aggregaattia, tarkoittavat polymeerin tai kopolymeerin osuu-30 det, esimerkiksi 1 - 15 %, polymeerin tai kopolymeerin paino-osuuksia hydraulisesta sementistä sekä osasmaisesta aggregaatista yhdistelmässä tai tuotteessa. Lisäksi kapillaa-rireometritesti tulisi suorittaa yhdistelmällä, joka sisältää hydraulista sementtiä sekä osasmaista aggregaattia (yh-35 teensä 100 paino-osaa), 5 paino-osaa polymeeriä tai kopolymeeriä ja 16 paino-osaa vettä.

'3 69826

Keksinnön mukaisia sementtituotteita voidaan käyttää sementtituotteiden tavanomaisiin tarkoituksiin, esimerkiksi levyinä, pieninä putkina, putkina ja sähköeristi-minä. Sementtituotteen parannetut taivutusominaisuudet te-5 kevät mahdolliseksi sen käytön muita aineita, esim. muoveja ja metalleja korvaavana.

Tämän patenttihakemuksen mukaisen keksinnön spesifisiä ominaisuuksia kuvataan seuraavilla esimerkeillä, joissa, ellei toisin ole ilmoitettu, kaikki osat on lasket- 10 tu paino-osina.

Aluksi selitetään edellä mainitun kapillaarireo-metr.itestin käyttöä joukolle testiyhdistelmiä, jotka sisältävät hydraulista sementtiä ja vesiliukoista tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä.

15 Testiyhdistelmää, joka sisälsi 100 osaa hydraulista sementtiä 5 osaa vesiliukoista tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä, ja 20 16 osaa vettä, sekoitettiin perusteellisesti voimakkaasti leikkaavalla siipisekoittimella ja yhdistelmä vietiin sitten toistuvasti kaksitelavalssaimen raon läpi muodostamaan muovin kaltainen taikinalevy.

25 Taikinaa syötettiin sitten 10 minuutin sisällä sekoittamisen lopettamisesta kuvassa 1 kuvatun tyyppiseen kapillaarireometri.in.

Reometri käsittää sylinterimäisen kotelon 1, jonka sisäläp.imitta on 1,3 cm, ja männän 2 sijoitettuna ko- 30 telon sylinteriin 3. Kotelon alapäässä on suutin 4, jonka kapillaarin läpimitta on 0,45 cm ja pituus 4,4 cm.

Reometrissä olevaa testiyhdistelmää pursotettiin sitten suuttimen läpi muuttumattomalla leikkausnopeudella 0,247 s 1 ja voima, joka tarvittiin pursottamaan tällä 35 leikkausnopeudella, merkittiin muistiin. Leikkausnopeus nostettiin sitten välittömästi 10-kertaiseksi, 2,47 s :een, 14 69826 ja voima, joka tarvittiin pursottamaan tällä uudella leikkausnopeudella, merkittiin muistiin. Leikkausjännitykset laskettiin sitten pursotusvoim.ista kummallakin näistä kahdesta leikkausnopeudesta käyttäen edellä kuvattua kaavaa.

5 Myös leikkausjännityksen muutos tälle 10-kertaiselle leikkausnopeuden lisäykselle laskettiin.

Seuraavassa taulukossa (Taulukko 1) annetaan tulokset kapillaarireometritestistä joukolle testiyhdistel-miä, jotka sisältävät hydraulista sementtiä ja vesiliukois-10 ta tai veteen dispergoituvaa orgaanista polymeeriä tai ko-polymeeriä.

Taulukossa viskositeetit, jotka on ilmoitettu sen-tipoisina (cps), määritettiin polymeerin tai kopolymeerin 4 paino-%:sella vesipitoisella liuoksella 20°C:ssa, ja hyd-15 rolyysi, joka on ilmoitettu hydrolysoidun poly(vinyyliase-taatin) suhteen, tarkoittaa hydrolysoitujen asetaatt.i-ryh-mien prosenttilukua.

69826 :§ -π :(0 tn en tn 0 0)

-p 10 d*> dP dP

:3 M O (N LD dP

B >, o o o id C -P P rp i—I Γ-

Γ -P + + + + -P

dP C g (N i—I ·* 1 _ 1 E ^ (ti n H eo r- •i-' z tn p i—t to '—' 2 (ti n r-ι oo r~

rH Γ ’—I <—1 O <—I

tn rH rr o o o o >1 0) - - +J Ό tN o o o o

-p P

•n C X

tn tn φ iH ro 3 3 tn r- tn cn vo iti to to in »d’ <x\ M M Γ' o o o o λ: .v -*r o o o o

P -P (N ·*. *· *· *P

5j0) o' o o o o gj

‘g S

•H I—I I—( f-H I—( B O C— O H Λ O O e 9 e tn q-h -p o 3 o etno-H e tn o

a Φ r-- E φ > ρ* Λί -P Φ Γ" E Φ 53 r- E

E tn r—i ctj tn >(CM us tn i—i di w oih a B .3 ^-p ,3 rd *· .S 3 ·£_di "S « d

3 SSSS SSä-θ SS58 SSS

I ‘H -p -rH -rt >, +j .p tn -p tn .p tn -p -p -p e -p e -p e a (ti (ti U (0 u Π3 u

(u ro rö rO

O -P -P oo 4-3 in -Po M ^ dP S'*0'-1 QJ^ro g^dpro

H (0 O -H Π} (N -H (ti 0O -P (C 00 -P

(0 B-H 00-P B-HOO+J B-HOO-P B-POO+J

Ρ -P -P .—I -P -P H -P -P rH -P -P <—I -P

I CL· -P -Ρ φ *H *rH O) Ή ^ Ή (1) -P ^ -H Q) -PE n S tn φ o ^ tn φ o tn o Q >ι £ o mjp1 rP > r-itntn ,p > p tn p >p tn > rP tn S-P O '— O O E O '—' O O O'— oo O'— oo J?ä -as si ira £a£-2 aa as J?air2 h ”ö) ph^o "o <p ”ö> ct^tji t^ tn tn n- en E H jti Mrä 3 3¾ 3 .¾ E itjip njm Sbp ro mp 3 83 83 5 63 83 2 co — tn — o E «S'-

H

a S 3 3 ^ »O 3 -P i—t rp -p E tn r—i

*P (ti -P (ti -P -P B -P (ti -P

-P g-P g-P tn-Ptn g .p

-P 3-P 3-P (ti B 3-P

B -P (ti -P (ti (ti -P (ti *P (tl ω tn(0 tn (ti ti E P ati tn m g ·—IB ip B B 3 Ό ί> Ή ρ Φ (ti ·Ρ (tl -Ρ 3 ιΡ -Ρ :(0 (ti '3 -ρ co 2S i2s S to tn -Ρ 2 s rp -Ρ Β tn (0 ο < ta υ α Η 1 6 69826 M '

g g <#> S

9 S LO ro o - (0 o J3 T ™ tN r-i-Hm -H rö η v, + i I + m ρ mm

3 jj M P X. P

r ϋ 1 1¾ o a p 0!o ^ mm m o -h μ -m m ?p a l! i-ä π τπ m 3 m m j mj c\j i" m ,H _p

jo.<N r\i co c* m p m-H

«il i ™ fM m rom> mp m-H^ro o o op P £ •vJ p - >- " m :m m § «^ o o · · •m n V a :m a O :m ~ Q L S -h m g m S m m -h m

ί ΰ $ a^-nam-rH

-p —> UJ 4J (H U j_) ^ i_i aa σο co σι m c +j -h tri +) 00 ro oo O -H m p a ω rY.v-s· .—i cnj ro > λτ g s -μ f 3% " g °- ° ° -H -d 8 -H 3 8

1-lr-HO o o o o W Ρ μ ω m P

, I , . P

ai I i e 1 o o p <-J o O P rH i—| g O a -—- 1—i o rHo m OCOC—'Oop^-.

a C W pm O m m Oinw E g f" Q ·-* ^ m 0) (U

Qs & ^ ω UHQ UHQ f3 Sh iiffl > ^ £ -h a m .-h d m m „ m _ com dm 5m\ o g

μ -S — id -S 1—11 H S mmxlK-rHQ'—i m m IJ

* 8gs<g 0¾ ÖS

I -am p lm >i P d .μ m -μ ai -a υ -μ si .μ ä i^ im imp ia υ $ O P m -μ m -nm 73 jj o .μ ·* a»"1 7,8 £8 g 8*" 8«, 7 3gg-a §7 as .3 3.2 a a 3.as -P-H P ai +-1 p >—I 0>—i '—I μ i—I -μ -μ ι—ι id 7 J) ö ήι M H >t -H d-μ m -H >-,p •g d Q S m ω a a) d ω E-, oSm© q £ m p >i m e >i p p m -mm u m a >i p m a >« O >ι >1·Ρ >ι·Η m -H m -H J2 >|P S-H >,p !>.

Ο Ρ ai ^ ai 02 1—1 di —I m Ρ > P m r-ι > p s -h orpo od p >i - o —'oo o ^ o 5ä l/rg» ^ &S S ΐΐΐ s g £&£a £g £g a sajäa £&£ g 0) O — „ — —

•H Ρ -μ »H d) i—I CD ·—I <1) P QJ

e QJ ·— <D -— r— Cn r-tnr^cri ΐ"ζρ g PtDPCUP μ μ μ έ g sg ϊ §7 ä2 as ss sa 3 §32 SS-S 82 8 2 8 5 82 x. en — u co —· o co —’ co ^ en — ω^- P m d l Φ ( ar >ι Ή rH -H I II ι g^Mm γη a aa a

3 4-1 Ή ϊ> --- Ή ιΗ ι—I ι—I ι—I

gi ·μ m —- 73 m m -h m -h m -h m -h

m Ή §_,S § s P* Ξ-Pg+J EP

p 3 -h fa 3-h 3p 3 p 3 p §p d? e -h p m -HP -m m -h m -h m -mm o w^±j mp mm mmmm mm E 1—imP ι—im ι—ie >—imi—ia <—ia -ι s $s s, ss si s 1 a i s g o Ή 'a "m m ow wuwh H) E-ι 17 69826

Taulukosta nähdään, että testien A - E testiyhdis-telmät, jotka sisältävät hydraulista sementtiä ja polymeeriä tai kopolymeeriä, läpäisevät kapillaarireometritestin ja niitä voidaan siten käyttää muodostamaan tämän keksin-5 nön mukaisia sementtiyhdistelmiä, kun taas testien F - J

testiyhdistelmien hydraulinen sementti ja polymeeri tai ko-polymeeri eivät läpäise kapillaarireometritestiä, eikä niitä siten voida käyttää tämän keksinnön mukaisesti.

Seuraavissa esimerkeissä huokosten, joiden maksimi-10 ulottuvuus oli suurempi kuin 15 jum, tilavuus ilmaistuna osuutena sementtituotteen tilavuudesta, mitattiin edellä kuvatulla kvantitatiivisella mikroskooppimenetelmällä. Sementtituotteen kokonaishuokoisuus, ts. huokosten kokonaistilavuus ilmaistuna osuutena tuotteen sullomattomasta tila-15 vuudesta, huokoset mukaan lukien, mitattiin kuivaamalla sementtituotteen näyte kuumentamalla 16 tuntia uunissa 110°C:ssa, antamalla näytteen jäähtyä eksikaattorissa, punnitsemalla näyte (x.g) ja mittaamalla näytteen mitat, jois- 3 ta tilavuus Z cm määritettiin. Näyte upotettiin sitten me-20 sityleeniin 3 vuorokaudeksi 20°C:ssa. Näyte poistettiin me-sityleenistä ja pintaneste poistettiin pyyhkimällä paperi-pyyhkeellä ja näyte punnittiin uudelleen. Upottamis-, pyyhkimis- ja punnitusvaiheet toistettiin kunnes näyte saavutti muuttumattoman painon (y.g).

25 Näytteen huokoisuuden tilavuus-% laskettiin kaavas ta : y~x- x -,οο %

0,863Z

30 Sementtituotteiden taivutuslujuudet mitattiin lius koilla, jotka leikattiin timantt.ikärkisellä sahalla levyistä. Liuskat saatettiin kolmipistetaivutustestiin Instron-koneella.

18 69826

Liuskojen taivutuslujuus laskettiin käyttäen seu-raavaa kaavaa:

WL

taivutuslujuus = ------------------- x 0,11471 MPa

5 d2 W

jossa W = kuormitus murtuessa (kg) L = tukien väli (cm) 10 d = syvyys (cm) W = leveys (cm)

Seuraavissa esimerkeissä on esitetty keksinnön mukaisten sementtiyhdistelmien ja sementti tuotteiden valmis-15 tus.

Es imerkki 1 100 osaa kalsiumaluminaatti-sementtiä (Segar 71) ja 7 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli edellä testissä A käytettyä tyyppiä, sekoitettiin kuivana 20 ja syntynyt seos lisättiin 11,5 osaan vettä, joka sisälsi 0,7 osaa glyserolia. Saatua yhdistelmää sekoitettiin voimakkaasti leikkaavassa siipisekoittimessa ja poistettiin sitten sekoittimesta murusten muodossa ja muutettiin koos-sapysyvään, jatkuvaan ja homogeeniseen levvmuotoon v.iemäl-25 lä yhdistelmä toistuvasti kaksitelavalssaimen raon läpi.

Levyä puristettiin sitten kevyesti 10 minuuttia poly(etyleenitereftalaatti)-levyjen välissä hydraulisessa puristimessa 80°C:n lämpötilassa ja 3 MPa:n käyttöpaineella. 3 mm paksuinen levy poistettiin sitten puristimesta, 30 poly(etyleenitereftalaatti)-levyt poistettiin ja levy kuivattiin antamalla seistä 20°C:ssa 24 tuntia ja kuumentamalla 80°C:ssa 15 tuntia.

Sementti levyllä oli seuraavat ominaisuudet: taivutuslujuus 168 (MPa) 35 huokoisuus <0,5 % huokoset (>15 um) >0,1 %.

1 9 69826

Vertailua varten edellä esitetty menettely toistettiin yhdistelmällä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 100 osaa hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, joka 5 oli testissä G käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 14 osaa sillä erotuksella, että yhdistelmää puristettiin 16 tuntia hydraulisessa puristimessa 20°C:ssa ennen kuivaamista tässä lämpötilassa 24 tuntia ja 80°C:ssa 15 tuntia.

10 Saadulla sementtilevyllä oli seuraavat ominaisuu det : taivutuslujuus 58 MPa huokoisuus 17,2 % huokoset (>15 pm) <0,2 %.

15

Esimerkki 2

Esimerkin 1 menettely toistettiin yhdistelmällä, jossa oli: runsaasti aluminiumoksidia sisältävää 20 sementtiä (Ciment Fondu) 100 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä C käytettyä tyyppiä 7 osaa vettä 11 osaa glyserolia 0,7 osaa.

25 Saadulla sementtilevyllä oli seuraavat ominaisuu det : taivutuslujuus 165,5 MPa huokoisuus <0,5 % huokoset (>15 pm) <0,2 %.

30 Vertailua varten toistettiin esimerkin 1 menettely yhdistelmällä, joka sisälsi: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 100 osaa polyakryyliamidia, joka oli testissä H käytettyä tyyppiä 7 osaa 35 vettä 14 osaa sillä erotuksella, että puristaminen 80°C:ssa kesti 20 minuuttia ja levyä kuivattiin sen jälkeen 20°C:ssa 7 vuorokautta .

69826 20

Saadulla sementttlevy1lä oli seuraavat ominaisuudet : taivutuslujuus 73,5 MPa huokoisuus 3,2 % 5 huokoset (>15 um) >0,2 %.

Esimerkki 3

Esimerkin 1 menettely toistettiin yhdistelmällä, jossa oli: 10 kalsiumsilikaatti-sementtiä (Snowcrete) 100 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä E käytettyä tyyppiä 7 osaa vettä 13,3 osaa glyserolia 0,7 osaa 15 sillä erotuksella, että puristaminen hydraulisessa puristimessa kesti 30 minuuttia ja 24 tunnin kuivatusvaihe 20°C:ssa jätettiin pois.

Saadulla sementti levyllä oli seuraavat ominaisuudet : 20 taivutuslujuus 88 MPa huokoisuus 9,5 % huokoset (>15 um) <0,2 %.

Vertailua varten toistettiin esimerkin 1 menettely yhdistelmällä, jossa oli.: 25 kalsiumsilikaatti-sementtiä (Snowcrete) 100 osaa hydroksiprolyylimetyyli selluloosaa, joka oli testissä F käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 1 4 osaa glyserolia 0,5 osaa 30 sillä erotuksella, että puristaminen hydraulisella puristimella kesti 30 minuuttia.

Saadulla sementtilevyllä oli seuraavat ominaisuudet : taivutuslujuus 65 MPa 35 huokoisuus 12,2 % huokoset (>15 um) <0,3 %.

69826

Esimerkit 4-7

Jokaisessa esimerkissä käytettiin esimerkin 1 sekoitus- ja valssausmenetelmää. Esimerkeissä 4, 5, 6 ja 7 sementtiyhdistelmä sisälsi: 5 kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 100 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä B käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 12 osaa paitsi esimerkissä 5 yhdistelmä sisälsi vettä 11 osaa.

10 Käytetyt kovetusolosuhteet olivat seuraavat:

Esimerkki 4: puristaminen levyn muotoon; puristus poistettiin; annettiin seistä 20°C:ssa 38 vuorokautta.

Esimerkki 5: kuten esimerkki 4, mutta seisotettiin 45 vuorokautta.

15 Esimerkki 6: puristaminen levyksi hydraulisessa pu ristimessa 20°C:ssa ja 3 MPa:ssa 16 tuntia; annettiin kuivata seisottamalla 20°C:ssa 38 vuorokautta.

Esimerkki 7: kuten esimerkki 6, mutta seisotettiin 45 vuorokautta.

20 Sementtilevyjen ominaisuudet on annettu taulukos sa 2.

Taulukko 2 25 Esimerkki__ Taivutuslujuus, MPa Huokosia (>15 pm), % 4 68 5,9 5 61,8 16 6 120,5 <0,1 30 7 139 <0,1 698 2 6

Vertailua varten toistettiin esimerkin 1 sekoitus- ja valssausprosessi sekä esimerkin 5 kovettamispro-sessi yhdistelmällä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 100 osaa 5 hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, joka oli testissä F käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 16 osaa

Saadun sementti levyn ominaisuudet olivat seuraa- vat: 10 taivutuslujuus 27 MPa huokoset (>15 pm) 9,6 %

Esimerkit 8-16 Näissä esimerkeissä sekoitettiin 100 osaa kalsium-15 aluminaatti-sementtiä (Secar 71) ja erilaisia määriä testin B mukaista hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), glyserolia ja vettä, kuten taulukosta 3 ilmenee, voimakkaasti leikkaavassa siipisekoittimessa ja muutettiin levymuo-toon kaks.itelavalssaimella seuraten esimerkissä 1 kuvattua 20 menetelmää. Levyjä puristettiin sitten hydraulisessa puristimessa 80°C:n lämpötilassa ja 5 MPa:n paineessa 20 minuuttia ja kuivattiin antamalla seistä 20°C:ssa ja 50 %:n suhteellisessa kosteudessa 18 vuorokautta.

Levyjen taivutuslujuudet ja -moduulit on annettu 25 taulukossa 3.

69826 23 Ή ι-l 3 3 Ό Ο β tn ro r-^ro r^cNt^-r'»» * ·<► ·* ·*·***»·>.

+JO a^ron^cOrm^n 3 (Nro^mcorororocNj >

*H

03

H

CO

3 3 •n 3

I-I

CO <0 30j roT-m-srcocTir^oovo 4->S ιησιηΜ«Ν>·«Ν > T- ^ r- ^ ^ ^ Ή co

H

m oi

•H

O Ή o id Ln M 3h ·Η Π^'ΐηνΟΓ'ΟΟΟΟΟΓ'ί

3 Q) CO

rH C0O OOOOOOO'— r- 3 >1

(¾ e-H

^ o :o3 03

-p -H ΠίΜτ— OOOt— CN'T

P CO T-i— <— r- r-r-r-t— ΤΟ) O

>

H

rH *~~~ >1 03 >1 -r! m C -P o3 -

•h -P -h ro^mi^r-ooooocN

> 03 CO T- r-

-- os O

>i -P

rH φ O co Λ 03

•H

X

u

<U

g άοσμοι— cNmTrinio •H t— r- r— t— T— «— r—

CO

W

24 69826

Esimerkki 17

Seuraten edellä kuvattua menetelmää saatettiin yhdistelmä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 50 osaa 5 hiekkaa (<180 pm) 50 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä A käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 16 osaa kapillaarireometritestiin seuraavin tuloksin: -1 -2 10 Leikkausnopeus, s Leikkausjännitys, KN cm 0,247 0,00519 2,47 0,009908

Muutos leikkausjännityksessä oli 90,9 %.

15 Valmistettiin esimerkin 1 mukaisesti sementtilevy yhdistelmästä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 50 osaa hiekkaa (<180 pm) 50 osaa hydroksyloitua poly (vinyyl.iasetaattia) , 20 joka oli testissä A käytettyä tyyppiä 7 osaa vettä 8,8 osaa glyserolia 0,7 osaa ja levyä puristettiin hydraulisessa puristimessa 80°C:n lämpötilassa 3 MPa:n paineessa 10 minuuttia ja kuivattiin 25 sitten 80°C:n lämpötilassa 18 tuntia.

Saadulla sementti levyllä oli seuraavat ominaisuudet : taivutuslujuus 121,7 MPa taivutusmoduuli 47,8 GPa 30 huokoisuus 0,7 % huokoset (>15 um) ei havaittavissa.

f

II

25 69826

Esimerkki 18

Seuraten edellä kuvattua menettelyä saatettiin yhdistelmä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 50 osaa aluminiumoksidia (Aloxite MW) 50 osaa 5 hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä A käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä 16 osaa kapillaarireometritestiin seuraavin tuloksin: -1 -2 Leikkausnopeus, s Leikkausjännitys, KN cm 10 0,247 0,0057 2,47 0,0112

Muutos leikkausjännityksessä oli 96,5 %.

Seurattiin esimerkin 1 sekoitusprosessia sement-15 tilevyn valmistamiseksi yhdistelmästä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 50 osaa aluminiumoksidia (Aloxite MW) 50 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä A käytettyä tyyppiä 7 osaa 20 vettä 8,3 osaa glyserolia 0,7 osaa ja levyä puristettiin hydraulisessa puristimessa 80°C:n lämpötilassa 3 MPa:n paineessa 10 minuuttia ja kuivattiin sitten 80°C:ssa 18 tuntia.

25 Saadulla sementtilevyllä oli seuraavat ominaisuu det : taivutuslujuus 142 MPa taivutusmoduuli 64,5 GPa huokoisuus 0,3 % 30 huokoset (>15 pm) <0,1 % 69826 26

Esimerkki 19

Seuraten edellä kuvattua menetelmää saatettiin yhdistelmä, jossa oli: kals.iumaluminaatt.i-sementtiä (Secar 71) 100 osaa 5 hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), (Wacker 30,240, hydrolyysi 77 % (molekyylipaino 107 000) 5 osaa vettä 16 osaa kapillaarireometritestiin seuraavin tuloksin: -1 -2 10 Leikkausnopeus, s Leikkausjännitys, KN cm 0,247 0,00613 2,47 0,0121

Muutos leikkausjännityksessä oli 98 %.

15 Sitten seurattiin esimerkin 1 sekoitusprosessia se- menttilevyn valmistamiseksi yhdistelmästä, jossa oli: kalsiumaluminaatti-sementtiä (Secar 71) 100 osaa hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia) (kuten edellä) 7 osaa 20 glyserolia 0,7 osaa vettä 9,8 osaa ja levyä puristettiin ja kuivattiin seuraten esimerkissä 18 kuvattua menettelyä.

Saadulla sementtilevyllä oli seuraavat ominaisuudet: 25 taivutuslujuus 47,7 MPa huokoisuus 0,1 % huokoset (> 1 5 jum) <0,2 %

Vertailua varten edellä esitetty menettely toistet-30 tiin kahdessa erillisessä kokeessa, paitsi että polymeeri yhdistelmässä oli vastaavasti hydrolysoitu poly(vinyyli-asetaatti), 99 %:n hydrolyysi; ja hydrolysoitu poly(vinyy-liasetaatti), 46 %:n hydrolyysi. Kummassakin kokeessa havaittiin, että ei ollut mahdollista valmistaa yhdistelmää, 35 joka sekoittuisi riittävän hyvin käytettäväksi kapillaari-reometritestissä; liioin ei voitu valmistaa koossapysyvää levyä kaksitelavalssaimella.

27 69826

Esimerkit 20 ja 21

Sementtiyhdistelmiä valmistettiin yhdistelmistä, jotka sisälsivät: kalsiumaluminaatt.i-sementtiä (Secar 71) 100 osaa 5 hydrolysoitua poly(vinyyliasetaattia), joka oli testissä A käytettyä tyyppiä 5 osaa vettä (esimerkissä 20) 18 osaa vettä (esimerkissä 21) 24 osaa

Yhdistelmät sekoitettiin sekoittamalla hydrolysoi-10 tua poly(vinyyliasetaattia) ja vettä Winkworth-sigma-siipi-sekoittimessa 73,5 cm Hg tyhjössä, päästämällä tyhjö, syöttämällä sementti sekoittimeen, asettamalla tyhjö uudelleen ja sekoittamalla vielä 10 minuuttia. Syntynyt taikina poistettiin sekoittimesta ja valssattiin käsin levyn muotoon 15 ja levy kuivattiin antamalla seistä 20°C:ssa ja 50 %:n suhteellisessa kosteudessa 18 tuntia, minkä jälkeen kuumennettiin 80°C:ssa 18 tuntia.

Saatujen sementtilevyjen ominaisuudet olivat seu- raavat: 20 Esimerkki 20 Esimerkki 21 taivutuslujuus MPa 117 76 taivutusmoduuli GPa 38,5 28 huokoisuus 3,6 % 9,2 % huokoset (>15 um) 0,6 % 0,7 %.

Claims

69826

1. Sementtituote, joka on valmistettu kovettamalla sellaista sementtiyhdistelmää, joka sisältää 5 a) ainakin yhtä hydraulista sementtiä, b) vettä määrässä, joka ei ole suurempi kuin 25 paino-% yhdistelmästä, ja c) vähintään yhtä vesiliukoista tai veteen disper-goituvaa orgaanista polymeeriä tai kopolymeeriä määrässä 10 1-15 paino-% yhdistelmässä olevasta hydraulisesta semen tistä laskettuna, tunnettu siitä, että polymeeri tai kopolymeeri on osittain hydrolysoitu vinyyliasetaattipolymeeri tai -kopolymeeri ja että hydraulinen sementti ja polymeeri tai 15 kopolymeeri valitaan siten, että testiyhdistelmässä, joka koostuu 100 paino-osasta hydraulista sementtiä, 5 paino-osasta polymeeriä tai kopolymeeriä ja 16 paino-osasta vettä, kun se pursotetaan kapillaarireometrissä, tapahtuu vähintään 25 %:n lisäys leikkausjännityksessä, kun aikaan-20 saadaan 10-kertainen lisäys testiyhdistelmän leikkausnopeuteen, kun leikkausnopeudet mittauksen mukaan ovat väliltä 0,1 - 5 s \ ja että sementtituotteen valmistuksessa käytetään voimakasta sekoitusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sementtituote, 25 tunnettu siitä, että hydraulinen sementti ja polymeeri tai kopolymeeri valitaan siten, että testiyhdistelmässä tapahtuu vähintään 50 %:n lisäys leikkausjännityksessä, kun aikaansaadaan test.iyhdistelmän leikkausnopeudessa 10-kertainen lisäys.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sementti- tuote, tunnettu siitä, että orgaaninen polymeeri on hydrolysoitu vinyyliasetaattipolymeeri tai -kopolymeeri, jonka hydrolyysiaste on vähintään 50 %.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sementtituote, 35 tunnettu siitä, että orgaaninen polymeeri on hydrolysoitu poly(vinyyliasetaatti). 29 6 9 8 2 6

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen sement-tituote, tunnettu siitä, että hydrolyysiaste on 70 - 90 %.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen 5 sementtituote, tunnettu siitä, että yhdistelmä sisältää vähintään 3 % orgaanista polymeeriä tai kopolymee-riä yhdistelmässä olevan hydraulisen sementin painosta laskettuna.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen 10 sementtituote, tunnettu siitä, että hydraulinen sementti on alumiinipitoinen sementti tai kalsiumsilikaat-tisementti.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen sementtituote, tunnettu siitä, että yhdistelmä ei 15 sisällä enempää kuin 18 paino-% vettä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen sementtituote, tunnettu siitä, että yhdistelmä sisältää osasmaista aggregaattia.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen 20 sementtituote, tunnettu siitä, että tuotteen kokonaistilavuudesta ei enempää kuin 2 % ole sellaisia huokosia, joiden maksimiulottuvuus ylittää 100 yum.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen sementtituote, tunnettu siitä, että tuotteen ko- 25 konaistilavuudesta ei enempää kuin 0,5 % ole sellaisia huokosia, joiden maksimiulottuvuus ylittää 15 pm.

12. Jonkun patenttivaatimuksen 1-11 mukainen sementtituote, tunnettu siitä, että tuote sisältää huokosia määrän, joka ei ole suurempi kuin 3 % tuotteen 30 näennäistilavuudesta,

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen sementtituote, tunnettu siitä, että huokosten määrä tuotteessa ei ole suurempi kuin 1 % tuotteen näennäistilavuudesta. p , ,ν 69826